Фев 06 2001

Индикаторная роль ферментной системы морских сине-зеленых водорослей

Опубликовано в 16:51 в категории Вода и здоровье

Индикаторная роль ферментной системы морских сине-зеленых водорослей

Ф.П. Ткаченко

Одесский государственный университет им. И.И. Мечникова

Ферменты играют исключительно важную роль в жизнедеятельности живых организмов, являясь катализаторами химических процессов, протекающих в их клетках [4]. Как известно [3], растения природных популяций отличаются между собой уровнем толерантности к неблагоприятным условиям. В свою очередь, устойчивость организмов к меняющимся условиям окружающей среды обеспечивается лабильностью их ферментов и имеет решающее биологическое и экологическое адаптивное значение.

Кроме того, состав энзимов и их активность, например, у микроорганизмов, используемых в биологической ступени очистки сточных вод, может быть показателем степени их очистки [8, 9], а также интегрированным индикатором токсичности различных поллютантов, содержащихся в сточных водах [2].

Способность водорослей к миксотрофному питанию предопределяет их активную роль в биологической очистке вод, а с другой стороны – они могут быть использованы в качестве индикаторов экологического состояния районов произрастания [1].

Объектом нашего исследования является сине-зеленая водоросль Calothrix scopulorum (Veb. et Mohr.) Agardh, широко распространенная в прибрежной зоне Одесского залива, образуя характерный черно-оливковый налет на камнях и бетонных волноломах в пределах колебания уровня воды и в зоне заплеска.

Оценку экологических условий мест произрастания данного вида водоросли проводили по изоферментному составу аскорбинатоксидазы (АО), супероксиддисмутазы (СОД), фенолоксидазы (ФО), пероксидазы (ПО), цитохромоксидазы (ЦХО) и ксантиноксидазы (КСО).

Изоферментный спектр данных ферментов исследовали методом вертикального электрофореза в 10 % полиакриламидном геле [6] на при-

боре ЕЛФ-2. Экстракцию ферментов проводили 0,1 М трисглициновым буфером (рН 8,3) с добавлением 10-4 М ЕДТА и поликапролактамового порошка [5].

В результате изучения состава изоферментов и их активности из шести ферментных систем сине-зеленой водоросли Calothrix scopulorum, собранной в двух разных в экологическом отношении районах залива (загрязненном – Дача Ковалевского и относительно чистом – биостанции ОГУ) нами установлены следующие фенотипические проявления рассматриваемых ферментов.

1. Аскорбинатоксидаза. На электрофореграммах данного фермента из водоросли обоих исследуемых районов залива отмечены по шесть зон активности (три из них общие) (см. табл., выделено и подчеркнуто). Всего же, в калотриксе из района биостанции данный фермент содержит 24изоформы разной степени активности, а у этого же вида водоросли из района Дача Ковалевского – 28 изоформ. Фермент водоросли из этого района содержит новые формы с Rf=0,18; 0,73; 0,77; 0,80 и 0,85. У калотрикса из района биостанции вместо них – одна форма с Rf=0,78. По сравнению с калотриксом из акватории биостанции у водоросли района Дача Ковалевского более активными являются молекулярные формы с Rf=0,30; 0,31; 0,32; 0,35; 0,45; 0,47 и 0,52 (таблица).

Таблица. Относительная электрофоретическая подвижность (Rf) молекулярных форм некоторых ферментов Calothrix scopulorum

Ферменты

АО

СОД

ФО

ПО

КСО

ЦХО

1*

2*

1

2

1

2

1

2

1

2

1

2

0,14

0,14

0,17

0,17

0,14

0,14

0,17

0,17

0,23

0,23

0,18

0,18

0,18

0,19

0,19

0,15

0,15

0,20

0,20

0,26

0,26

0,21

0,21

0,19

0,19

0,23

0,17

0,23

0,23

0,29

0,29

0,24

0,24

0,21

0,21

0,27

0,27

0,20

0,20

-

-

0,32

0,32

-

-

0,23

0,23

0,30

0,30

0,23

0,23

-

-

0,38

0,38

-

-

0,30

0,30

0,36

0,36

0,25

-

-

0,41

0,41

-

-

0,31

0,31

0,40

0,40

-

-

-

-

0,43

0,43

-

-

0,32

0,32

0,48

0,48

-

-

-

-

0,53

-

-

0,35

0,35

0,52

-

-

-

-

0,55

-

-

0,45

0,45

0,55

-

-

-

-

0,58

-

-

0,47

0,47

0,60

0,60

-

-

-

-

0,60

0,60

-

-

0,52

0,52

0,63

0,63

-

-

-

-

0,65

0,65

-

-

0,55

0,55

0,79

0,79

-

-

-

-

0,73

0,73

-

-

0,58

0,58

0,83

0,83

-

-

-

-

0,77

0,77

-

-

0,61

0,61

0,91

0,91

-

-

-

-

-

-

-

-

0,63

0,63

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

0,66

0,66

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

0,68

0,68

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

0,73

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

0,77

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

0,78

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

0,80

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

0,83

0,83

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

0,85

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

0,86

0,86

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

0,88

0,88

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

0,92

0,92

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

0,94

0,94

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

0,98

0,98

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

*Примечание: 1 – район биостанции ОГУ, 2 – Дача Ковалевского

В исследованиях принимал участие ст. научн. сотр. ОГУ В.А. Топтиков

2. Супероксиддисмутаза. Имеются хорошо выраженные две зоны активности фермента. У калотрикса из района биостанции кроме этого выявлено еще 11 изоформ, а у данной водоросли из акватории Дача Ковалевского - 14 изоформ. Калотрикс, произрастающий в районе Дача Ковалевского имеет три новые изоформы фермента с Rf=0,23; 0,52 и 0,55. Повышается активность малоподвижной формы с Rf=0,17, но ослабевает у быстроподвижных – с Rf=0,83 и 0,91.

3. Фенолоксидаза. На электрофоретических спектрах фермента водоросли из района биостанции видны две зоны активности, а из района Дача Ковалевского – три. У калотрикса из этого же района выявлено на две изоформы фермента больше (Rf=0,17 и 0,25), чем у этого же вида водоросли из акватории биостанции. Всего изоформ фермента здесь 6 и 4, соответственно. Изоферменты с Rf=0,14; 0,15 и 0,25 водоросли из района Дача Ковалевского более активны, чем аналогичные из района биостанции.

4. Пероксидаза. Имеются две зоны активности с Rf=0,20 и 0,23. В обоих фенотипах фермента содержатся по три идентичных изоформы. Отличий между районами исследования по данному ферменту не выявлено.

5. Ксантиноксидаза. Представлена в калотриксе из двух сравниваемых районов залива широким спектром изоформ: 14 (биостанция) и 11 (Дача Ковалевского). В целом здесь наблюдается закономерность, обратная предыдущей группе ферментов - в районе Дача Ковалевского уменьшается число изоформ и падает их активность.

6. Цитохромоксидаза. По данному ферменту в двух сравниваемых фенотипах калотрикса отличий не выявлено. Всего здесь представлено по три идентичные изоформы фермента.

Таким образом, проведенные исследования показывают, что в ряде ферментов (АО, ФО, СОД) у Calothrix scopulorum из района Дача Ковалевского имеется большее число и активность их молекулярных форм (изоформ), чем у этого же вида водоросли из акватории биостанции. Очевидно полисубстратность вод данного района (загрязняется сбросом городских канализационных промышленно-бытовых сточных вод) и их воздействие на клетки исследуемой водоросли обуславливает проявление функциональной активности большего числа изоформ выявленных ферментов. Этот вывод согласуется с известными литературными данными [7] о том, что увеличение количества молекулярных форм ферментов микроорганизмов связано с нарастающим многообразием экзометаболитов, на деградацию которых ферментные системы отвечают экспресс-синтезом специфических субформ.

Литература

1. Водоросли: Справочник/ Под общ. ред. С.П.Вассера.- Киев:Наук. думка,1989.- 608 с.

2. Гюнтер Л.И., Шаталаев И.Ф. К предупреждению загрязнения водоемов сточными водами нефтехимических производств// Вод. ресурсы.- 1986, № 2.- С. 135-143.

3. Коршиков І.І., Гасанбекова А.О., Котов В.С., Міхєєнко І.П. Фенотипічна різноманітність Tussilago farfara L. (Asteraceae) на відвалах Никитівського ртутного комбінату (Донецька область) // Укр. ботан. журн.- 1994.- 51, № 2-3.- С. 68-72.

4. Кретович В.Л. Основы биохимии растений.- М.: Высшая школа, 1971.- 464 с.

5. Левитес Е.В. Генетика изоферментов растений.- Новосибирск: Наука, 1986.- 144 с.

6. Сафонов В.И., Сафонова М.П. Биохимические методы в фитзиологии растений.-М.: Наука.- 1971.-136 с.

7. Телитченко М.М., Шаталаев И.Ф., Волгина Т.Б. Динамика молекулярных форм лактат-, малат- и глюкозо-6-фосфатдегидрогеназ в моделях экосистемы активного ила// Гидробиол. журн.- 1992.- 28, № 3.- 32-39.

8. Тимофеева С.С. Окислительно-восстановительные ферменты активных илов, способы определения и их значение в очистке сточных вод// Химия и технология воды.- 1984.-6, № 4.- С.367-370.

9. Тимофеева С.С. Энзимоиндикация качества очистки сточных вод в аэротенках// Химия и технология воды.- 1987.- 9, № 5.- С.445-448.

Нет пока ответов

Комментарии закрыты.